如何用pybind11将模板方法模式的C++类导出到Python？

核心思路是仅绑定最终的Derived具体类，无需暴露抽象基类或接口，pybind11会自动处理C++继承链的逻辑，完全满足你的需求。

具体实现步骤 #

1. 保留原有C++类结构 #

你的C++代码无需修改，示例结构如下：

#include <iostream>

class Interface {
public:
    virtual void process() = 0;
    virtual ~Interface() = default;
};

class AbstractImpl : public Interface {
public:
    void process() override {
        step1();
        step2();
    }
protected:
    virtual void step1() = 0;
    virtual void step2() = 0;
};

class Derived : public AbstractImpl {
protected:
    void step1() override {
        std::cout << "Derived step1\n";
    }
    void step2() override {
        std::cout << "Derived step2\n";
    }
};

2. 编写pybind11绑定代码 #

只需要绑定Derived类，且仅导出process方法即可，不需要任何虚函数相关的冗余宏：

#include <pybind11/pybind11.h>

namespace py = pybind11;

PYBIND11_MODULE(template_method, m) {
    py::class_<Derived>(m, "Derived")
        .def(py::init<>())
        .def("process", &Derived::process);
}

3. Python端调用验证 #

编译生成扩展模块后，Python中可直接实例化并调用方法：

import template_method

d = template_method.Derived()
d.process()
# 输出：
# Derived step1
# Derived step2

方案优势 #

• 封装性达标：protected的step1/step2属于C++内部实现，Python无法访问，自然满足不导出的要求。
• 无冗余代码：不需要PYBIND11_OVERRIDE_PURE这类宏，因为我们不需要在Python中重写虚函数，绑定代码简洁高效。
• 继承逻辑自动处理：pybind11会自动识别Derived继承自AbstractImpl的process方法，无需手动处理接口调用逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user8510613